De la transformation de Fourier à la transformée en cosinus discrète


Frédéric Bochart et Daniel Justens

Comment passer de signaux numériques discrets à l'émission par nos écrans d'ondes lumineuses et colorées et comment alléger au maximum les flux entrants sans trop altérer les images ? Le passage à une représentation spectrale des signaux en permet une compression ciblée en fonction de notre appareil visuel.

Lumière et couleurs correspondent à des phénomènes physiques constitués d’ondes électromagnétiques caractérisées par un ensemble de fréquences (le spectre, voir article
« Différents sytèmes de couleurs »). D’un autre côté, nos écrans, composés d’un ensemble de points lumineux (les pixels), reçoivent une information constituée de suite de nombres (voir article « Les composantes de nos images : luminance et chrominance »).

Si l’on désire « compacter » efficacement cette information, il est nécessaire de faire le lien entre les suites de nombres et la représentation spectrale. On observe en effet que notre œil ne met pas toutes les ondes lumineuses sur le même plan. Certaines sont perçues plus finement que d’autres. Ainsi notre système visuel ne remarque-t-il pas de « petits » écarts (ou erreurs) dans le spectre des hautes fréquences. C’est cette propriété qui va être utilisée pour la compression des fichiers images (voir article « Le format JPEG »).

 

Fréquences et fonctions

 

Un chapitre bien particulier de l’analyse mathématique concerne les fonctions périodiques. Une fonction f à valeurs réelles est périodique s’il existe un réel T > 0 tel que, pour tout réel x, on ait f (x + T) = f (x). Si elle existe, la plus petite valeur T > 0 vérifiant cette propriété ... Lire la suite